一种绿色环保水泥及其制备方法与流程

[0001]
本申请涉及水泥生产领域，更具体地，涉及一种绿色环保水泥及其制备方法。


背景技术：

[0002]
水泥，通常是指粉状水硬性无机胶凝材料，其在加入适量水并搅拌后形成塑性浆体，之后能够在空气中或者水中硬化，并能把砂、石等骨料牢固地胶结在一起。长期以来，水泥作为建筑用的三大主材之一，在世界经济发展中承担着重大的作用。
[0003]
随着城市建设的加快，对水泥的消耗量也越来越大，而生产水泥时需要大量的天然材料，特别是粘土作为原材料，其开采时会对环境造成严重破坏，且不可再生，因此找寻并采用新的替代材料成为行业内技术人员的共识。与此同时，在各种化工产品的制造和冶炼过程中会产生大量的固体废物，这些固体废物也会对环境造成重大负担。随着国家逐步加大对工业固体废物的减量化、资源化、无害化等处理要求，以及世界范围内环保意识的加强和发展绿色工业的要求，众多研究人员广泛开展了将固体废物用于水泥制备的尝试，这亦已成为水泥行业新的发展趋势之一。
[0004]
然而，现有利用工业固体废物制得的水泥仍旧存在凝固后强度不高、易开裂、抗渗能力差等问题，通常难以作为高品质水泥来使用。


技术实现要素：

[0005]
[技术问题]
[0006]
针对现有技术存在的不足，本申请的一个目的在于提供一种绿色环保水泥，其在生料中加入了一定配比的化工产品的固体废物，减少了生产成本并减轻了环境负担，且由此制得的水泥具有不输于普通硅酸盐水泥的强度和抗渗性等优点。
[0007]
本申请的另一个目的在于提供上述绿色环保水泥的制备方法，所述制备方法操作简捷高效，生产效率高。
[0008]
[技术方案]
[0009]
为了实现上述目的，根据本申请的一个实施方式提供了一种绿色环保水泥，其包括重量比为10:(0.5～0.7)的熟料和水化调节剂，其中，所述熟料由包括以下组分的生料制成：
[0010]
[0011]
在本申请所述的绿色环保水泥中，采用石灰石作为主要组分，以及采用有色金属渣和硫酸渣等工业固体废物，并配合以页岩、尖晶石和白云石等来源广泛的矿物，由包含这些组分的生料制得的水泥在凝固过程中收缩性小不易开裂，且在凝固后具有较高的强度和较强的抗渗性，以及能够抑制氯离子的扩散、减少水泥中ca(oh)
2
的含量、提高抗硫酸盐腐蚀能力。其中，所述有色金属渣中通常含有60～70％的硅酸铁(铁橄榄石)，以及所述硫酸渣则是指黄铁矿制硫酸工艺的残渣，含有50～65％的fe
2
o
3
，二者能够在水泥中引入大量的铁，从而有助于调节水泥烧成温度、保证铁酸盐成分和提高水泥的强度。
[0012]
进一步地，所述熟料由包括以下组分的生料制成：
[0013][0014]
在上述组分范围内，所述水泥能够在凝固后展现出更佳的强度和抗渗性。
[0015]
在根据本申请所述的绿色环保水泥中，所述生料还包括以下组分：
[0016]
转炉渣
ꢀꢀꢀ
10.0～11.8重量份；
[0017]
粉煤灰
ꢀꢀꢀ
7.5～9.0重量份。
[0018]
在本申请中，进一步添加了转炉渣和粉煤灰，能够进一步提高水泥的强度、抗裂性和耐侵蚀性。
[0019]
进一步地，所述生料还包括以下组分：
[0020]
转炉渣
ꢀꢀꢀ
10.5重量份；
[0021]
粉煤灰
ꢀꢀꢀ
8.3重量份。
[0022]
在根据本申请所述的绿色环保水泥中，所述水化调节剂包括重量比为1:(0.3～0.5)的石膏(caso
4
·
2h
2
o)和钙长石。
[0023]
在本申请中，由于加入了有色金属渣、硫酸渣等工业固体废物作为生料组分，在其煅烧为熟料之后，单纯利用石膏难以有效调节其水化速度，造成水泥凝固后期的强度提高有限，因此，本申请采用石膏和钙长石相互配合作为水化调节剂，促进水泥凝固后期的强度的有效提高。
[0024]
进一步地，所述水化调节剂包括重量比为1:0.4的石膏和钙长石。在此配比下，所述水化调节剂能够更好地提高水泥凝固后期的强度。
[0025]
根据本申请的另一个实施方式提供了上述绿色环保水泥的制备方法，其包括以下步骤：
[0026]
(1)将页岩、有色金属渣、硫酸渣混合粉磨，在190～210℃下预烧25～30分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0027]
(2)将石灰石、尖晶石、白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0028]
(3)将所述生料在1240～1370℃下煅烧30～35分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0029]
(4)将所述熟料和水化调节剂混合粉磨均匀。
[0030]
在本申请中，所述绿色环保水泥的制备方法操作简捷高效，生产效率高。
[0031]
进一步地，在所述步骤(2)中进一步加入转炉渣和粉煤灰混合粉磨。
[0032]
进一步地，所述步骤(1)中的预热温度可以优选为200℃，预烧时间可以优选为27分钟。
[0033]
进一步地，所述步骤(3)中的煅烧温度可以优选为1320℃，预烧时间可以优选为32分钟。
[0034]
[有益效果]
[0035]
综上所述，本申请具有以下有益效果：
[0036]
根据本申请的绿色环保水泥在生料中加入了一定配比的化工产品的固体废物，减少了生产成本并减轻了环境负担，绿色环保，且由此制得的水泥在凝固过程中收缩性小不易开裂，且在凝固后具有较高的抗压强度、抗折强度和较强的抗渗性，以及能够抑制氯离子的扩散、减少水泥中ca(oh)
2
的含量、提高抗硫酸盐腐蚀能力。
[0037]
此外，本申请的绿色环保水泥的制备方法操作简捷高效，生产效率高。
具体实施方式
[0038]
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本申请，以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，但应当理解的是，以下实施例仅为本申请的优选实施方式，而本申请要求保护的范围并不仅局限于此。
[0039]
物料来源
[0040]
石灰石，购自河南省邓州市杏山开发区石灰石矿山；
[0041]
页岩，购自河南省南阳市淅川马蹬镇页岩矿；
[0042]
有色金属渣，购自河南省南阳市淅川凤凰镇有色金属灰渣公司；
[0043]
尖晶石，购自河南省郑州科瑞耐火材料有限公司；
[0044]
白云石，购自河南省南召县小店乡凌广五白云石矿；
[0045]
硫酸渣，购自河南省南阳市西峡钢厂；
[0046]
转炉渣，购自河南省信阳市信阳钢铁有限责任公司；
[0047]
粉煤灰，购自河南省内乡电厂；
[0048]
石膏(caso
4
·
2h
2
o)，购自湖北省随州市曾都区福欣石膏建材经营部；
[0049]
钙长石，购自河南省南阳荣晟物流有限公司。
[0050]
<实施例>
[0051]
实施例1
[0052]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0053]
(1)将8.0kg的页岩、5.4kg的有色金属渣、0.5kg的硫酸渣混合粉磨，在200℃下预烧27分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0054]
(2)将86.4kg的石灰石、4.1kg的尖晶石、4.1kg的白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0055]
(3)将所述生料在1320℃下煅烧32分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0056]
(4)取100kg的所述熟料与4.3kg的石膏和1.7kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0057]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0058]
实施例2
[0059]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0060]
(1)将7.5kg的页岩、5.5kg的有色金属渣、0.4kg的硫酸渣混合粉磨，在200℃下预烧25分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0061]
(2)将85.5kg的石灰石、3.8kg的尖晶石、4.2kg的白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0062]
(3)将所述生料在1280℃下煅烧34分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0063]
(4)取100kg的所述熟料与4.3kg的石膏和1.7kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0064]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0065]
实施例3
[0066]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0067]
(1)将7.6kg的页岩、5.7kg的有色金属渣、0.5kg的硫酸渣混合粉磨，在210℃下预烧25分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0068]
(2)将86.5kg的石灰石、4.7kg的尖晶石、3.6kg的白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0069]
(3)将所述生料在1350℃下煅烧31分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0070]
(4)取100kg的所述熟料与4.0kg的石膏和2.0kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0071]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0072]
实施例4
[0073]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0074]
(1)将8.0kg的页岩、5.2kg的有色金属渣、0.6kg的硫酸渣混合粉磨，在190℃下预烧30分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0075]
(2)将86.2kg的石灰石、4.2kg的尖晶石、4.7kg的白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0076]
(3)将所述生料在1240℃下煅烧35分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0077]
(4)取100kg的所述熟料与4.6kg的石膏和1.4kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0078]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0079]
实施例5
[0080]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0081]
(1)将8.3kg的页岩、5.0kg的有色金属渣、0.6kg的硫酸渣混合粉磨，在190℃下预烧30分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0082]
(2)将85.2kg的石灰石、5.4kg的尖晶石、4.5kg的白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0083]
(3)将所述生料在1370℃下煅烧30分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0084]
(4)取100kg的所述熟料与4.3kg的石膏和1.7kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0085]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0086]
实施例6
[0087]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0088]
(1)将8.0kg的页岩、5.4kg的有色金属渣、0.5kg的硫酸渣混合粉磨，在200℃下预烧27分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0089]
(2)将86.1kg的石灰石、4.1kg的尖晶石、4.1kg的白云石、10.5kg的转炉渣、8.3kg的粉煤灰混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0090]
(3)将所述生料在1320℃下煅烧32分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0091]
(4)取100kg的所述熟料与3.3kg的石膏和1.7kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0092]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0093]
实施例7
[0094]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0095]
(1)将7.9kg的页岩、5.6kg的有色金属渣、0.4kg的硫酸渣混合粉磨，在190℃下预烧30分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0096]
(2)将87.0kg的石灰石、4.5kg的尖晶石、3.8kg的白云石、10.0kg的转炉渣、7.9kg的粉煤灰混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0097]
(3)将所述生料在1370℃下煅烧30分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0098]
(4)取100kg的所述熟料与4.7kg的石膏和2.3kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0099]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0100]
实施例8
[0101]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0102]
(1)将8.5kg的页岩、6.0kg的有色金属渣、0.5kg的硫酸渣混合粉磨，在1210℃下预烧25分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0103]
(2)将85kg的石灰石、3.6kg的尖晶石、5.4kg的白云石、10.8kg的转炉渣、7.5kg的粉煤灰混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0104]
(3)将所述生料在1240℃下煅烧35分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0105]
(4)取100kg的所述熟料与3.6kg的石膏和1.4kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0106]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0107]
实施例9
[0108]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0109]
(1)将8.1kg的页岩、5.8kg的有色金属渣、0.4kg的硫酸渣混合粉磨，在200℃下预烧26分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0110]
(2)将86.7kg的石灰石、5.2kg的尖晶石、4.0kg的白云石、11.8kg的转炉渣、9.0kg的粉煤灰混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0111]
(3)将所述生料在1290℃下煅烧33分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0112]
(4)取100kg的所述熟料与5.4kg的石膏和1.6kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0113]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0114]
实施例10
[0115]
采用以下制备方法来制备根据本申请的绿色环保水泥：
[0116]
(1)将7.7kg的页岩、5.9kg的有色金属渣、0.6kg的硫酸渣混合粉磨，在200℃下预烧27分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0117]
(2)将85.7kg的石灰石、5.0kg的尖晶石、5.0kg的白云石、11.2kg的转炉渣、8.7kg
的粉煤灰混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0118]
(3)将所述生料在1350℃下煅烧31分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0119]
(4)取100kg的所述熟料与4.6kg的石膏和1.4kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0120]
由此，即制得根据本申请的绿色环保水泥。
[0121]
对比实施例1
[0122]
采用以下制备方法来制备水泥：
[0123]
(1)将7.0kg的页岩、6.5kg的有色金属渣、0.2kg的硫酸渣混合粉磨，在200℃下预烧27分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0124]
(2)将90.0kg的石灰石、3.2kg的尖晶石、5.6kg的白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0125]
(3)将所述生料在1320℃下煅烧32分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0126]
(4)取100kg的所述熟料与5.0kg的石膏和1.0kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0127]
对比实施例2
[0128]
采用以下制备方法来制备水泥：
[0129]
(1)将9.0kg的页岩、4.5kg的有色金属渣、0.8kg的硫酸渣混合粉磨，在200℃下预烧27分钟，冷却至室温，得到预烧料；
[0130]
(2)将82.0kg的石灰石、5.6kg的尖晶石、3.2kg的白云石混合粉磨，之后与所述预烧料混合均匀，得到生料；
[0131]
(3)将所述生料在1320℃下煅烧32分钟，冷却至室温，得到熟料；以及
[0132]
(4)取100kg的所述熟料与5.0kg的石膏和1.0kg的钙长石混合粉磨均匀。
[0133]
对比实施例3
[0134]
除了采用粘土代替页岩之外，以与本申请实施例1相同的方式制得了水泥。
[0135]
对比实施例4
[0136]
除了不加入有色金属渣和硫酸渣之外，以与本申请实施例1相同的方式制得了水泥。
[0137]
<测试实施例>
[0138]
采用实施例1至10和对比实施例1至4中制得的水泥进行性能测试。具体地，按照jc/t 453-2004《自应力水泥物理检验方法》中的测试方法测试其初凝时间和终凝时间；按照gb/t 17671-1999《水泥胶砂强度试验》中的方法测试水泥的抗压强度和抗折强度；以及按照gb 50164-2008《混凝土质量控制标准》评价水泥的抗渗等级，测试结果如表1所示。
[0139]
[表1]
[0140][0141]
由上述表1可以看出，根据本申请实施例1至10制得的绿色环保水泥由于水化调节剂的加入而具有较长的初凝时间和终凝时间，这有助于水泥中水化晶体的充分生长和延伸，最终使得水泥具有优异的抗压强度、抗折强度和抗渗性。并且，在进一步加入了转炉渣和粉煤灰的情况下，所述水泥的上述抗压强度和抗折强度性能又有了进一步的提高。
[0142]
相比之下，对比实施例1和2采用了在本申请范围之外的配比，由此制得的水泥抗压强度、抗折强度和抗渗性均有所下降，这说明并非任意配比的组成(特别是工业固体废物)均能够达到本申请的水泥的性能；对比实施例3采用本领域常用的粘土来代替页岩，虽然大部分性能较对比实施例1和2有所提高，但与申请的实施例相比仍有明显差距；以及对比实施例4排除了工业固体废物的应用，其性能也有明显的下降，表明这些工业固体废物对水泥的强度和抗渗性的提高同样作出了相应的贡献。
[0143]
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除